碳纳米纤维在构成上可以看成是由多层石墨片卷曲成的纤维状纳米碳材料,直径在10-500 nm之间,是介于普通碳纤维和碳纳米管之间的一维碳材料。因此,碳纳米纤维不仅具有传统碳纤维的强导电性,大长径比,高比强度,大比模量等优点,还有碳纳米管的热稳定性好,比表面积大,结构缺陷少等优点。碳纳米纤维的特点完全契合电化学反应中对材料电子/物质传输速度快、活性位点密度大以及化学稳定性高的要求,因此在电化学领域有相当大的应用前景。静电纺丝技术是一种简单高效的制备纳米纤维的技术,在学术和生产领域都受到了国内外的广泛关注。本文主要研究了碳纳米纤维的静电纺丝法制备及其电化学性能,并采用扫描电镜等测试手段,对纤维形貌进行了表征;采用X射线衍射,拉曼光谱等测试方法对纤维的形貌结构进行了表征;采用循环伏安法、电化学阻抗谱等电化学测试方法来表征纤维的电化学性能。主要研究内容如下:1.通过静电纺丝法制备聚丙烯腈(PAN)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米纤维,经过预氧化、低温碳化等过程得到碳纳米纤维。通过改变前驱体溶液的配比,对纤维的直径和形貌进行调控。随着PVP含量的增加,纳米纤维的直径先减小后增大。当前驱体溶液组成为PAN:PVP=5:5时得到的纳米纤维直径最细,约为200 nm。电化学测试结果表明:在同一扫描速率下,PAN:PVP=5:5得到的纳米纤维具有最大的伏安电流密度,且其阻抗值最小,表现出了优异的电化学性能。2.选择石墨烯、石墨粉和碳纳米管为碳前驱体,以PAN:PVP=5:5为纺丝助剂,通过静电纺丝法制备纳米纤维,经过预氧化、低温碳化等过程得到石墨烯纳米纤维、石墨粉纳米纤维和碳纳米管纳米纤维。结果表明,纳米纤维的直径在200-300 nm之间。电化学测试结果表明:在同一扫描速率下,碳纳米管纳米纤维的伏安电流密度高于石墨烯纳米纤维、石墨粉纳米纤维,且其阻抗值最小,表现出了优异的电化学性能。3.静电纺丝法制备氮掺杂的多通道碳纳米纤维,并用于对多菌灵的电化学检测。当前驱体溶液组成为聚丙烯腈:尿素:聚甲基丙烯酸甲酯=5:3:3时得到的碳纳米纤维比表面积最大,约为377 m~2/g。电化学测试结果表明:氮掺杂的多通道碳纳米纤维对多菌灵的检测具有十分优异的线性检测范围:0.1-25μmol/L,检测极限为0.053μmol/L(S/N=3)以及良好的稳定性。